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摘要： 采用场模拟程序FDS模拟三种不同通风情况下电缆火灾。通过改变通风条件，来判断不同情况下电缆火灾火焰的蔓延情况。并得出对应条件下的温度数据。
关键词： 通风；电缆火灾；FDS模拟
中图分类号：X928.7文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0410178－02
0 引言
随着我国电力工业突飞猛进的发展，隧道输送电力的情况越来越多。电缆火灾具有燃烧状况复杂，火势蔓延快，热烟不易排除，热量集中，散热缓慢，气流温度升高很快等特点；并且在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳，一氧化碳，氯化氢等有害气体和粉尘[1-2]，会造成人员疏散以及火灾扑救困难。本文通过对不同通风条件下电缆火灾蔓延的分析，对减少其火灾损失，保障其人员生命安全，有极其重要的意义。
1 FDS建模
1.1 网格
根据实物情况建立的模型长×宽×高=5.5m×1.0m×1.0m。
1.2 主要材料参数
根据实际的铜芯橡胶绝缘电缆线的情况，按铜：塑料=6：4进行电缆材料配比。
1.3 试验参数
模拟试验中取点火源（小立方体0.1m×0.1m×0.1m）热释放率为10000kw/m2。达到某温度后火源自动消失。
根据电缆隧道中电缆尺寸，建立电缆模型（三根电缆平行排列）。设置探温点。（A1、B1表示高度不同的两点；A2、B2；A3、B3）具体模型结果如图1所示。
图1电缆模型
分别设置三种不同的通风条件，① 两侧自然通风；② 一侧通风；③ 一侧自然通风，一侧抽风。观察三种情况下电缆火灾蔓延情况，并查看探温点的温度变化。
2 三种通风条件下的火焰运动以温度分析
2.1 火焰运动
2.1.1 两侧自然通风条件下火焰运动
在模拟实验中可以看到在500s时，火焰开始在水平方向上蔓延，在900s水平蔓延剧烈。在960s时火源消失。（见图2）火焰继续在电缆上蔓延，在2270s時，火焰蔓延到电缆的另一端，整个电缆被完全烧毁。（见图3）。
图2960s时火源消失
图32270s火焰蔓延至整个电缆
2.1.2 一侧自然通风条件下火焰运动
在模拟试验中可以看到在50s时火焰在电缆上蔓延，达到模拟空间的顶部。当1040s时火源消失，随后火焰慢慢减小，但继续向未燃电缆蔓延。（见图4）在1870s时，随着氧气的逐渐消耗，火焰消失，蔓延停止，火焰没有蔓延至整个电缆。有效的保护了电缆设备。（见图5）
图41040s火源消失
图51870s时火焰蔓延情况
图 6 568s时火焰蔓延情况
图71378s火源消失后火焰蔓延情况
2.1.3 一侧自然通风，一侧抽风情况
在模拟试验中设置风机以0.25m/s的风速向外抽风。
在模拟试验中可以看到在568s时火焰迅速向右水平蔓延，并达到模拟区域的顶部，形成顶棚射流，流动的气流加剧了火焰的水平蔓延。（见图6）在火源消失后，在气流的作用下火焰依旧向右水平方向蔓延，在1378s时火已经蔓延到整个模拟区域。（见图7）
2.2 温度变化
2.2.1 两侧自然通风条件下，A2、B2两点温度变化
燃烧开始时，高温区主要集中在火源附近。由于温度流动主要以烟气为载体[3-5]，烟气流动导致高温出现在模拟区间的顶部，并以很快的速度向右蔓延。在1000s时，两点温度达到1000℃。模拟可知2270s时火焰蔓延至整个电缆，而此时的温度也处于峰值1000℃。（见图8）。
图8第一种情况下A1，B2两点温度变化
2.2.2 一侧自然通风条件下A2、B2两点温度变化
在燃烧开始时，A2，B2点的温度为100℃、200℃。但是由于一侧不通风，氧气逐渐消耗，模拟空间内着火区域因缺氧而使火焰熄灭，在1000s时温度骤然下降，模拟可知在1870s时火焰熄灭停止蔓延。（见图9）
图9第二种情况下A2，B2两点温度变化
图10第三种情况下A2，B2两点温度变化
2.2.3 一侧自然通风，一侧抽风条件下两点温度变化情况
在燃烧阶段温度一直上升，在800s时温度达到1000℃，随后温度略有下降，但变化不大。模拟可知火焰蔓延很快，在1378s时已蔓延至整个电缆，充满整个模拟空间。
3 结论
1）第一种情况火焰燃烧剧烈，500s时火焰在水平方向迅速蔓延。在火源消失后，2270s时蔓延至整个模拟空间。
2）第二种情况虽然在开始时火焰燃烧剧烈，但在火源消失后，由于内部缺氧的原因，火焰缓慢熄灭。到1870s是火焰基本熄灭。
3）第三种情况火焰水平蔓延速度很快，在1378s时火焰以蔓延至整个空间。整个模拟空间充满火焰。
4）对比两点温度，第一种情况由于燃烧剧烈，在2000s时，温度才有下降的趋势。第二种情况由于火焰自己缓慢熄灭，在1000s时温度下降，接近室温。第三种情况火焰蔓延速度很快，两点温度迅速上升，在800s就达到1000℃。
由于现在电缆大多铺设在隧道内，而隧道内环境恶劣[6]，一旦发生火灾，扑救困难，易复燃，扑救时间长，损失大[7-8]。从上述模拟实验得到的数据来看，当隧道内发生火灾时，应使通风立即停止，使隧道内因缺氧而使火焰熄灭[9-10]，减少其他未然电缆的损失。
由于电缆火灾复杂，模拟实验受计算机性能的限制，第三种情况模拟的时间没有达到3600s，而是到1400s时就停止了。在以后的模拟试验中尽可能的减少这类问题的发生，尽可能采集尽可能丰富的数据来研究电缆火灾，使模拟实验的据尽可能符合实际情况，使得到的数据更加丰富并且有说服力。
参考文献：
[1]邱榕、范维澄，火灾常见有害燃烧产物的生物毒理（2）——一氧化氮、二氧化氮[J].火灾科学，2001，10（4）：200-203.
[2]黎强、刘清辉、张慧等，火灾烟气中有毒气体的体积分数分布与危害[J].自然灾害学报，2003，12（3）：67-74.
[3]CHEN XIAOJUN，Simulation of temperature and smoke distribution of a tunnel fire based on modifications ofmulti-layer zonemodel [J].Tunnelling and Underground Space Technology，2008（23）：75-79.
[4]HU LH，HUO R，PENGW，eta.l On them aximum smoke temperature under the ceiling in tunnel fires [J].Tun-nelling and Underground Space Technology，2006（21）：650-655.
[5]SUZUKI，KEICHI，TANAKA，et a.l Anapplicationo famulti-layer zone model to a tunnel fire [C].//Daegu， Ko-rea： Proceedings of the Sixth Asia Oceania Symposium on Fire Science and Technology，2004.
[6]杜健、宋文福、郑亮，电缆隧道防火漫谈[J].科技资讯，2007（18）：44.
[7]张喆、马占全，一起隧道火灾模拟及灭火行动中的排风机干预[J].新西部：下半月，2007，5（1）：134-135.
[8]张霄、刘凯，浅析地下电缆隧道火灾的扑救[J].广西民族大学学报：自然科学版，2006（S1）：19-21.
[9]王永东、夏永旭，公路隧道纵向通风数值模拟[J].中国公路学报，2002，15（1）：82-85.
[10]王永东、夏永旭，公路隧道纵向通风系统局部影响数值模拟[J].长安大学学报（自然科学版），2001，21（4）：50-54.
关键词： 通风；电缆火灾；FDS模拟
中图分类号：X928.7文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0410178－02
0 引言
随着我国电力工业突飞猛进的发展，隧道输送电力的情况越来越多。电缆火灾具有燃烧状况复杂，火势蔓延快，热烟不易排除，热量集中，散热缓慢，气流温度升高很快等特点；并且在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳，一氧化碳，氯化氢等有害气体和粉尘[1-2]，会造成人员疏散以及火灾扑救困难。本文通过对不同通风条件下电缆火灾蔓延的分析，对减少其火灾损失，保障其人员生命安全，有极其重要的意义。
1 FDS建模
1.1 网格
根据实物情况建立的模型长×宽×高=5.5m×1.0m×1.0m。
1.2 主要材料参数
根据实际的铜芯橡胶绝缘电缆线的情况，按铜：塑料=6：4进行电缆材料配比。
1.3 试验参数
模拟试验中取点火源（小立方体0.1m×0.1m×0.1m）热释放率为10000kw/m2。达到某温度后火源自动消失。
根据电缆隧道中电缆尺寸，建立电缆模型（三根电缆平行排列）。设置探温点。（A1、B1表示高度不同的两点；A2、B2；A3、B3）具体模型结果如图1所示。
图1电缆模型
分别设置三种不同的通风条件，① 两侧自然通风；② 一侧通风；③ 一侧自然通风，一侧抽风。观察三种情况下电缆火灾蔓延情况，并查看探温点的温度变化。
2 三种通风条件下的火焰运动以温度分析
2.1 火焰运动
2.1.1 两侧自然通风条件下火焰运动
在模拟实验中可以看到在500s时，火焰开始在水平方向上蔓延，在900s水平蔓延剧烈。在960s时火源消失。（见图2）火焰继续在电缆上蔓延，在2270s時，火焰蔓延到电缆的另一端，整个电缆被完全烧毁。（见图3）。
图2960s时火源消失
图32270s火焰蔓延至整个电缆
2.1.2 一侧自然通风条件下火焰运动
在模拟试验中可以看到在50s时火焰在电缆上蔓延，达到模拟空间的顶部。当1040s时火源消失，随后火焰慢慢减小，但继续向未燃电缆蔓延。（见图4）在1870s时，随着氧气的逐渐消耗，火焰消失，蔓延停止，火焰没有蔓延至整个电缆。有效的保护了电缆设备。（见图5）
图41040s火源消失
图51870s时火焰蔓延情况
图 6 568s时火焰蔓延情况
图71378s火源消失后火焰蔓延情况
2.1.3 一侧自然通风，一侧抽风情况
在模拟试验中设置风机以0.25m/s的风速向外抽风。
在模拟试验中可以看到在568s时火焰迅速向右水平蔓延，并达到模拟区域的顶部，形成顶棚射流，流动的气流加剧了火焰的水平蔓延。（见图6）在火源消失后，在气流的作用下火焰依旧向右水平方向蔓延，在1378s时火已经蔓延到整个模拟区域。（见图7）
2.2 温度变化
2.2.1 两侧自然通风条件下，A2、B2两点温度变化
燃烧开始时，高温区主要集中在火源附近。由于温度流动主要以烟气为载体[3-5]，烟气流动导致高温出现在模拟区间的顶部，并以很快的速度向右蔓延。在1000s时，两点温度达到1000℃。模拟可知2270s时火焰蔓延至整个电缆，而此时的温度也处于峰值1000℃。（见图8）。
图8第一种情况下A1，B2两点温度变化
2.2.2 一侧自然通风条件下A2、B2两点温度变化
在燃烧开始时，A2，B2点的温度为100℃、200℃。但是由于一侧不通风，氧气逐渐消耗，模拟空间内着火区域因缺氧而使火焰熄灭，在1000s时温度骤然下降，模拟可知在1870s时火焰熄灭停止蔓延。（见图9）
图9第二种情况下A2，B2两点温度变化
图10第三种情况下A2，B2两点温度变化
2.2.3 一侧自然通风，一侧抽风条件下两点温度变化情况
在燃烧阶段温度一直上升，在800s时温度达到1000℃，随后温度略有下降，但变化不大。模拟可知火焰蔓延很快，在1378s时已蔓延至整个电缆，充满整个模拟空间。
3 结论
1）第一种情况火焰燃烧剧烈，500s时火焰在水平方向迅速蔓延。在火源消失后，2270s时蔓延至整个模拟空间。
2）第二种情况虽然在开始时火焰燃烧剧烈，但在火源消失后，由于内部缺氧的原因，火焰缓慢熄灭。到1870s是火焰基本熄灭。
3）第三种情况火焰水平蔓延速度很快，在1378s时火焰以蔓延至整个空间。整个模拟空间充满火焰。
4）对比两点温度，第一种情况由于燃烧剧烈，在2000s时，温度才有下降的趋势。第二种情况由于火焰自己缓慢熄灭，在1000s时温度下降，接近室温。第三种情况火焰蔓延速度很快，两点温度迅速上升，在800s就达到1000℃。
由于现在电缆大多铺设在隧道内，而隧道内环境恶劣[6]，一旦发生火灾，扑救困难，易复燃，扑救时间长，损失大[7-8]。从上述模拟实验得到的数据来看，当隧道内发生火灾时，应使通风立即停止，使隧道内因缺氧而使火焰熄灭[9-10]，减少其他未然电缆的损失。
由于电缆火灾复杂，模拟实验受计算机性能的限制，第三种情况模拟的时间没有达到3600s，而是到1400s时就停止了。在以后的模拟试验中尽可能的减少这类问题的发生，尽可能采集尽可能丰富的数据来研究电缆火灾，使模拟实验的据尽可能符合实际情况，使得到的数据更加丰富并且有说服力。
参考文献：
[1]邱榕、范维澄，火灾常见有害燃烧产物的生物毒理（2）——一氧化氮、二氧化氮[J].火灾科学，2001，10（4）：200-203.
[2]黎强、刘清辉、张慧等，火灾烟气中有毒气体的体积分数分布与危害[J].自然灾害学报，2003，12（3）：67-74.
[3]CHEN XIAOJUN，Simulation of temperature and smoke distribution of a tunnel fire based on modifications ofmulti-layer zonemodel [J].Tunnelling and Underground Space Technology，2008（23）：75-79.
[4]HU LH，HUO R，PENGW，eta.l On them aximum smoke temperature under the ceiling in tunnel fires [J].Tun-nelling and Underground Space Technology，2006（21）：650-655.
[5]SUZUKI，KEICHI，TANAKA，et a.l Anapplicationo famulti-layer zone model to a tunnel fire [C].//Daegu， Ko-rea： Proceedings of the Sixth Asia Oceania Symposium on Fire Science and Technology，2004.
[6]杜健、宋文福、郑亮，电缆隧道防火漫谈[J].科技资讯，2007（18）：44.
[7]张喆、马占全，一起隧道火灾模拟及灭火行动中的排风机干预[J].新西部：下半月，2007，5（1）：134-135.
[8]张霄、刘凯，浅析地下电缆隧道火灾的扑救[J].广西民族大学学报：自然科学版，2006（S1）：19-21.
[9]王永东、夏永旭，公路隧道纵向通风数值模拟[J].中国公路学报，2002，15（1）：82-85.
[10]王永东、夏永旭，公路隧道纵向通风系统局部影响数值模拟[J].长安大学学报（自然科学版），2001，21（4）：50-54.